Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. A. I. Consultant

Apresentação em tema: "Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. A. I. Consultant"— Transcrição da apresentação:

1 Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. A. I. Consultant
INDUSTRIAL NET BUSES Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. A. I. Consultant

2

3 Barramentos Industriais - Bibliografia Básica
► ALDABÓ, Ricardo. Sistemas de Redes para Controle e Automação. Book Express, 2000. ► ALEXANDRIA, Auzuir Ripardo de. Redes Industriais: Aplicações em Sistemas Digitais de Controle Distribuído, Protocolos Industriais, Aplicações SCADA. Editora Ensino Profissional, 2009. ► HAYKIN, Simon; MOHER, Michael. Sistemas Modernos de Comunicação Wireless. Bookman Press, 2008. ► LUGLI, Alexandre Baratella; SANTOS, Max Mauro Dias. Redes Industriais para Automação Industrial: AS-I, PROFIBUS e PROFINET. Editora Érica Sistemas Fieldbus para Automação Industrial – DeviceNet, CANopen, SDS e Ethernet. Editora Érica ► TANEMBAUN, Andrew S.; J. WETHERALL, David; Redes de Computadores – 5a. Ed. Pearson Educat. – BR. 2011

4 INDUSTRIAL NET BUSEs Evolução Tecnológica

5 1940 - 1950: Soluções de Instrumentação & Controle Operacional
Dependiam de Sinais Pneumáticos (3 a 20 Psi) para Medir &/ou Monitorar Processos Produtivos em Ambientes “Chão de Fábrica” ; 1960 – 1970: Uso de Sinais Analógicos (4 a 20 mA) Tornaram-se Padrão Operacional para Funções Técnicas Especializadas ; 1970 – 1980: Com os C. I.s μP’s, as Tarefas de Monitoramento de Processos & Controle Centralizado passam a ser Feitas pelos S. P. Info.’s em vez de “Computadores de Processos Op.” nas Arquiteturas Técnicas das “Redes Proprietárias Dedicadas” ; 1980 – 1990: Tecnologias Eficientes, Confiáveis & Acessíveis de Sensores, Elementos Finais de Controle, Instrumentação SMART & Elementos Totalmente Digitais ou Híbridos (A / D), além das Propostas de Controle Integrado Distribuído foram capazes de Propor Ambientes Corporativos Consistentes para as Redes Distribuídas, Abertas & Padronizadas Agregando & Interligando Arquiteturas Op. de Tecnologias Diversas de Instrumentação, Monitoramento, Controle, Supervisão, Gerenciamento, Segurança & Proteção Op. para as Plantas Industriais ;

6 Assim, até 1980, as Soluções de Redes para
Instrumentação & Controle de Processos nas Plantas Industriais AINDA ERAM Proprietárias, Dedicadas & Localizadas Operando Apenas dentro dos Eventos Op., Compartilhando Sinais E. E. que ficavam Limitados ao Chão de Fábrica, com Pouca ou Nenhuma Integração Funcional com as Gerações & Modalidades Tecnológicas de Equipamentos de Controle ou mesmo de Supervisão Operacional existentes ;

7 Assim, Conjuntos de Sinais E. E. &/ou Dados
Originários das Primeiras Gerações Op. de Redes Industriais (HART, DH+, RIO, ...) eram Acessados APENAS pela Instrumentação &/ou ALGUNS TIPOS de Elementos de Controle Op., NÃO SENDO Interpretados, Trabalhados, Corrigidos &/ou Repassados aos Elementos de Supervisão, NEM MUITO MENOS aos Setores Administrativos, Planejamento ou Gerência das Empresas, DIFICULTANDO, inclusive, as Pré-Programações dos Processos & Tarefas, o Tráfego de Dados Funcionais & ATÉ MESMO a Automação das Sessões Produtivas ;

8 HART Op. Install HART Multidrop

9 TRANSMISSOR DE PRESSÃO
Interface HART 4-20 mA • Eletrônica Analógica & Sensor Digital • Resposta Saída Op. = 100 ms • Co-Processador Op. Matemático • FMEDA - Análise de Modos de Falha, Efeitos & Diagnósticos • MTBF - Tempo Médio entre Falhas de 239 anos • MTTF - Tempo Médio Esperado de Falha de 239 anos • MTTR - Tempo Médio para Reparo de 18 minutos • Ajuste & Calibração Op. em Campo • 0 ~ 125 Pa até 0 ~ 25 mPa • 0 ~ 0.5 inH20 até 0 ~ 3600 psi • Exatidão de ± 0,075 % • Rangeabilidade de 40:1 • Partes Molhadas - Aço Inox 316L & Hastelloy Metal • À Prova de Tempo & Explosão • Intrinsecamente Seguro SMAR© LD 290

10 Allen Bradley© Rockwell©
DH+ ® ( Data Highway Plus )

11 INDUSTRIAL NET BUSEs Requisitos Técnicos Op.

12 Barramentos Industriais - Categorização Funcional
Sensoriamento: Detecção & Identificação das Variáveis ; Medição: Quantificação dos Valores das Variáveis ; Condicionamento: Adequação & Otimização Técnica das Sinalizações & Valores de Medição obtidos ; Indicação: Amostragem Valor Instantâneo das Variáveis ; Registro: Apresentação &/ou Armazenamento dos Valores Históricos &/ou em Tempo Real das Variáveis ; Controle: Técnicas Op. Que Garantem que Valores Obtidos para Variáveis serão Iguais &/ou Mais Próximos Possíveis dos Valores Normatizados Desejados ; Supervisão & Gerenciamento: Metodologias para Modelagens de Processos, Acompanhamento ( Tempo-Real ou Não ) das Técnicas de Controle Adotadas & Análises Avançadas dos Resultados Obtidos Alarme & Intertravamento: Geração de Sinalizações de Atenção, Perigo & Parada, sob certas Situações Técnicas, que Poderão Exigir Ações Op. de Interferência Externa (por Operador &/ou Sistema Automatizado), Visando a Segurança das Pessoas, Instalações, Máquinas, Equipamentos, Dispositivos & Processos ; Transcepção: Envio / Recebimento Remoto &/ou Local das Informações &/ou Dados relativos às Medições efetuadas ;

13 DeviceNet® Op. Applications

14 PROFIBUS Network Op. Solution

15 INDUSTRIAL NET BUSEs Check List Tecnológico

16 Como são os Layouts da Planta Industrial ?
Quantas Áreas de Processos devem ser Atendidas ? Quais Distâncias Físicas Operacionais estão Envolvidas ? Existem Instalações Produtivas Fora da Área Industrial a serem Interconectadas à Planta Principal ? Como São estes Locais, Que Atividades Técnicas Produtivas desenvolvem & Quais as Condições Técnicas Ambientais ? Existem Áreas Op. sob Campos E.M. Intensos, E.S.D., Ruídos &/ou Interferências E.E. / E.M. ( RFI &/ou TVI ) ? Que Níveis de Automação, Controle & Intercomunicação Existem & Quais Índices devem ser Efetivamente Alcançados ? Haverá Sala(s) de Integrada(s) de Controle ( C.O.I. ) ou serão apenas Painéis &/ou Consoles Localizados para A. C. I.2 ? Que Índices de Expansão & Conexão em Rede são Desejados &/ou Previstos para os Próximos Anos ? O Cliente & seus Colaboradores são Familiarizados, Técnica & Funcionalmente, com as Metodologias, Tecnologias &/ou Topologias Corporativas, principalmente Soluções de Redes de Campo, suas Várias Opções Funcionais de Sensoriamento, Instrumentação, Data Tx / Rx, Acionamentos, Controle de Processos, Supervisão, Gerenciamento, Intertravamento Op., Segurança Extrínseca & suas conseqüentes Políticas & Estratégias de Manutenção P. P. C. Dtc. Evt. ?

17 Existem Necessidades &/ou Preferências Técnicas em relação à Padrões Abertos de Redes &/ou Redes Proprietárias ? Quais Topologias Físicas Operacionais envolvidas ? ( P2P, Barramento,Estrela, Árvore, Anel, Malha, Mesh & Mista ) Quais Modelagens Técnicas de Intercomunicação Op. ? ( Origem - Destino ; Produtor - Consumidor ; P2P ; Multi-Tx ; Token ; Workgroup LANs ; Client - Server LANs ) ? Conexões Op. Unicasting ( Ponto a Ponto - P2P ), Broadcasting ( P2MP ), Multicasting ( MP2MP ) &/ou Híbridas ( HIP ) ? Transferências Simplex, Half-Duplex &/ou Full Duplex ? Quantidades de Pontos de Conexão no Campo, Núcleos de Controle Local &/ou na Sala de Controle Integrado ? Possibilidades de Uso de Meios Ópticos &/ou Wireless ? Quais Índices Reais de Resiliência, Redundância &/ou Backup desejados para as Arquiteturas Corporativas ? Quais Necessidades &/ou Possibilidades de Melhorias Reais para Níveis Bw, Throughput, QoS, CoS & DoS ? Níveis de Facilidades para Negociação, Aquisição, Entrega, Montagem, Colocação em Operação, Testes, Certificação & Comissionamento das Múltiplas Soluções de Tecnologias Op., Procedências & Marcas dos Elementos / Mídias de Redes & dos Componentes A.I.M.C.S.G. a serem Adotados ?

18

19 INDUSTRIAL NET BUSEs BOOM Tecnológico

20

21 Com Desenvolvimento de Tecnologias Mais
Avançadas & Acessíveis para Instrumentação Industrial, seus Barramentos de Dados & seus Protocolos Funcionais Operando como Soluções Integradas para os Mais Diferenciados Tipos de Ambientes Corporativos, os Fornecedores de Produtos para Redes Industriais Desenvolveram Metodologias de Supervisão & Controle Op. para Processos Produtivos & os Ambientes “Chão de Fábrica” ( CLPs, PACs, Ind. PCs, ProfiBus - DP, PB-PA, PB-FMS, AS-i, DeviceNet, HSIE, ... ) que Oferecem TAMBÉM as Informações Técnicas para Análises Op. Efetuadas por Outros Setores das Empresas que Não Mais Apenas as Áreas de Montagem & Produção Industrial envolvidas ;

22 A M B I E N T I N D U S T R A L I N T E G R A Ç Ã O O P E R A Ç Õ S F
Chão de Fábrica Elétrica Eletrônica Mecânica Hidráulica Pneumática Instrumentação Controle Automação Robótica T. I. Telecom Supervisão Administração Gerenciamento Planejamento Diretoria I N T E G R A Ç Ã O A M B I E N T I N D U S T R A L O P E R A Ç Õ S F U N Ç Õ E S A Ç Õ E S

23 P. H. I. S. A. – “Chão de Fábrica”
Pirâmide da Automação Industrial Abordagem Hierárquica Atualizada V E. R. P. DataBus IV M. E. S. DataBus III S. C. A. D. A. FieldBus ControlBus P. C. H. I. – Controle Op. II DeviceBus P. H. I. S. A. – “Chão de Fábrica” Sensor Bus I

24 I – P. H. I. S. A. – Sensores, Atuadores, Hardware Op. &
Instrumentação Industrial Operando Chão de Fábrica Sensores, Transdutores, Sistemas ID, Visão Artificial, IHM, Leitores, Atuadores & Transmissores E. E. / E. O. / E. M. / E. P. / E. H. & Infra-estrutura Op. Robótica ; II – P. C. H. I. – Controladores, Hardware Específico & Instrumentação Atuando no Controle Funcional de Chão de Fábrica & Processos Produtivos : Controladores Lógicos Programáveis (CLP), Controladores Programáveis para Automação (PAC), PCs Ind., Inversores de Freqüência, Soft-Starters, SimoCodes, ... ; III – S.C.A.D.A. - Sistemas Supervisórios, Controle Op. & Aquisição de Dados nos Processos Produtivos : Protocolos Intercomunicação Op. : RS-232, RS-485, Paralelo, HART, CC-Link, AS – i, ControlNet, DeviceNet, ProfiNet, ProfiBus, InterBus, M-Bus, ModBus, CANBus, TCP/IP, EtherCAT, Ethernet IP, WHART, ISA 100, ... ;

25 IV – M. E. S. - Sistema para Controles Funcionais
Manufaturas, Manutenção, Planejamento & Controle da Produção ( PCP ) &/ou também Planejamento Recursos Manufatura ( MRP ) Integração de Ferramentas para Planejamento aliado com os Níveis de Controle Op., Gerindo & Otimizando Conjuntos de Processos Produtivos Industriais ; V – E. R. P. - Sistemas Integrados Funcionais para Gestão Empresarial Total Integração de Ferramentas das Áreas de Manufatura, Finanças, Contábil, R. H., Marketing, Compras, Vendas & Estoque, ... para 1 ou Diferentes Unidades Fabris, da Mesma Empresa ou Grupo de Empresas, em Diferentes Localidades &/ou Diferentes Países do Mundo ;

26 Ind. Nets – Extensão Atuação Op.
Protocolos Op. DataBus FieldBus Control Bus Device Bus Sensor Bus Controle Discreto Controle Processos

27 Redes SensorBus - Dados sob Formato de Conjuntos
de bits, Conectando Sensores, Interfaces & Dispositivos Menos Complexos dos Processos Industriais de Modo Direto às Mídias Operacionais de Rede, com Taxas Básicas de Intercomunicação a Pequenas Distâncias de Cobertura Funcional, mas com Ótimos Níveis de Eficiência Op. & Baixos Custos ; Redes DeviceBus - Dados sob Formato de Conjuntos de Bytes, atuando como Interconexões SensorBus   ControlBus em Distâncias ≤ 500 m, operando Taxas de Transferência das Soluções SensorBus, embora possua Parâmetros Mais Avançados de Gerenciamento Técnico Op. para Interligação de Maiores Números de Dispositivos & Equipamentos para Implementação de Tráfego & Tratamento de Maiores Quantidades de Seqüências & Blocos de Dados Op. a serem envolvidos ;

28 Redes ControlBus - Dados sob Formato de Bytes
&/ou Pacotes Interconectando Soluções Técnicas de Monitoramento, Controle & Supervisão Op. das Arquiteturas Corporativas de Redes Industriais ; Redes FieldBus – ( System &/ou Terminal Buses ) Dados sob Diversos Formatações de Pacotes &/ou Blocos de Mensagens Estruturadas, com Objetivo Principal de Interconectar Vários Equipamentos & Dispositivos Sofisticados em Áreas Op. com Níveis de Abrangência Bem Maiores, Oferecendo Melhores Níveis de Desempenho & Capacidade de Conexão com Variados Tipos de Topologias de Redes Administrativas Empresariais ( DataBus ) ;

29 ProfiNet PACSys RX3i Op. Modules

30 INDUSTRIAL NET BUSEs Caracterização Técnica

31 Device Level Nets X Ethernet IP Op. Arch.’s

32 Ind. Nets – Extensão Atuação Op.
Protocolos Op. DataBus FieldBus Control Bus Device Bus Sensor Bus Controle Discreto Controle Processos

33 Fieldbus Protocols Ethernet Solutions Fabricantes Líderes Bases
Técnicas DeviceNet ControlNet CompoNet Ethernet/IP ( EIP ) & CIP Rockwell CISCO Schneider Omron & Eater O D V A Profibus DP PA & FMS Profinet CBA I/O & IRT Siemens Samson Endress +Hauser Pepperl +Fuchs Profibus Foundation Modbus Fieldbus HSE Emerson ABB Honeywell CAN /CAN-Bus Powerlink Bosch Siemens SERCOS ITF SERCOS III Bosch Rexroth SERCOS EtherCAT Various E T G

34 Principais Tecnologias Op. :
Open DeviceNet Vendors Association Principais Tecnologias Op. : DeviceNet™ EtherNet / IP™ CompoNet™ ControlNet™ Common Industrial Protocol ( CIP ) CIP Safety™ CIP Sync™ CIP Motion™ MEMBROS Fundadores Object Linking and Embedding for Process Control

35

36 Industrial Ethernet Applications
ProfiNet & ODVA Compliances M12D &/or RJ45 Cat5e Switcher Cabling Op. Connex

37 Ind. Net Solution Ind. HSE & Ethernet/IP Redes Op. Digitais
SW Ind. Net Solution Ind. HSE & Ethernet/IP Redes Op. Digitais Aquisições de Dados Convencionais ( 4 a 20 mA, 24 a 48 Vcc, ... ) Redes Op. Analógicas RTU Controle Op. Processos Redes Op. Digitais Sensores, Transmissores, Indicadores, Elementos Finais de Atuação & Controle Redes Op. Digitais AS-Interface Multi-Medição Energia, Elementos Smart Grid, Drives, SimoCodes, SoftStarters & Inversores Redes Op. Digitais

38 RTU

39 C. O. I. Net Rack C. O. I. Net Rack

40 Centros Operacionais Integrados
( C. O. I.’s )

41 (S.C.A.D.A. - Supervisory Control & Data Aquisition)
Sistemas Supervisórios com suas Telas Sinópticas (S.C.A.D.A. - Supervisory Control & Data Aquisition) Permitem Sensoriar, Identificar, Reconhecer, Captar, Mensurar, Ler, Alterar, Corrigir, Ajustar, Monitorar, Supervisionar, Gerenciar, Enviar &/ou Receber, para Armazenamento Lógico &/ou para os Elementos de Controle &/ou Campo, TODOS os Valores Obtidos para as Grandezas, Parâmetros, Set Points, Limites, Tolerâncias, Erros, Avisos, Alarmes, além dos Op. ID’s, TAGs dos Elementos envolvidos & outros Dados Importantes referentes às Condições Técnicas Funcionais Produtivas dos Processos nas Plantas Industriais, por Modos Op. Locais &/ou Remotos, em Tempo Real ou Não ;

42 Tela Sinóptica de Supervisório para Caldeira

43 Telas Sinópticas &/ou IHMs Operando nas
Sinalizações E. E. & nos Parâmetros Op. dos Elementos Controladores (PLCs, PACs, Ind. PCs, ...) Permitem Ajustes Realizados por Operadores &/ou em Modo Automático, Reenviam Sinais de Referência, Comandos & Modificações Técnicas para os mesmos Controladores poderem Atuar, Monitorar & Gerenciar os Regimes Operacionais das Máquinas, Equipamentos, Dispositivos & outros Componentes Técnicos existentes nas Linhas Produtivas da Planta Industrial ;

44 Tela Sinóptica Tanque Pulmão Malha CTRL P01 Menu Principal

45 Fluxograma Relacional Várias Data Bases Op. Versions
Sistema Supervisório Fluxograma Relacional Tela Sinótica Tela Set Point Tratamento de Dados Controlador Ferramenta Dedicada ou Base Comercial Desktop &/ou Web Comm Modes MS-Win Versions ou Linux Distros VB / C / C++ / C#  ( C++ Builder ) / Perl ASP.Net / Java / Phyton / HTML5 / PHP / ... Várias Data Bases Op. Versions Várias Funcionalidades Locais & Remotas Drivers Conexões Op. TRx & M. E. D.Cp.

46 Sessões Op. para Aquisição de Dados &/ou
Controle se Iniciam com as Medições de Valores Atualizados para as Grandezas & Parâmetros Variáveis a partir de Sensores & Atuadores, que Repassam Dados para as RTUs, PLCs, PACs & Ind. PCs dispostos nas Malhas de Instrumentação & Controle em Pontos Estratégicos das Linhas Produtivas, Máquinas, Equipamentos & Dispositivos que Compõem a Estrutura Física Op. das Soluções Técnicas de Automação Industrial

47 UAAB I2CAS

48 CLPs & RTUs são Unidades Processadoras
Específicas Implantadas nas Malhas de Instrumentação & Controle de Instalações Industriais, Possuindo Arquiteturas Op. Distribuídas, CPUs & P. C. I.s com várias Entradas & Saídas Analógicas / Digitais, que Efetuam Leituras & Comparações Op., Seqüenciamentos de Eventos, Cálculos de Grandezas, Parâmetros, Controles com as Atualizações de Dados para o S.C.A.D.A. com Altos Níveis de Rapidez & Precisão ;

49 M O D E L S C P s

50 INDUSTRIAL NET BUSEs I 2 C A S

51 Router SW IND. NET SEC. View SW

52 UAAB COI I2CAS

53 UAAB I2CAS

54 Arquitetura Op. Totalmente Integrada
• Configuração Comum & Uniforme dos Elementos Componentes dos Sistemas de Automação ( Switchers, CLPs, Remotas I/O, Acionamentos, Instrumentação Ind. & Dispositivos de Distribuição de Energia ) ; • Gerenciamento Comum dos Ativos & Conjuntos de Dados de Todas Configurações dos Sistemas de Automação em Base Única de Dados ; • Intercomunicação Funcional Otimizada & Integrada dos Sistemas de Automação baseada em q. q. Padrões de Protocolos de Redes com Acesso às Funções de Engenharia & Sistema Automático de Diagnóstico Integrado de Falhas ; • “Configuração a Quente” nas Ampliações & Alterações dos Sistemas de Controle de Processos & seus Dispositivos de Campo Sem Paradas dos Controladores de Processos ( “Configuration in Run” – CiR ) ; • Implementação de Redundância / Resiliência nas Redes ; • Sistema de Aquisição & Transcepção Op. de Variáveis de Processos Analógicas & Digitais entre Dispositivos de Campo & CLPs, com Altos Níveis de Resolução, Imunidade à Ruídos & Correção de Erros ; • Redução Drástica na Infra-Estrutura de Conexão, Tempos de Análise, Paradas de Produção, Atividades de Reparo & Manutenção ;

55 OLE Config Prog

56 Op. Actives Config

57 ID & Tag Op. Config

58 UAAB I2CAS

59 UAAB I2CAS UAAB I2AS

60 UAAB I2CAS

61 UAAB I2CAS

62